El titanato de bario es un material electro-óptico capaz de controlar la velocidad de propagación de la luz mediante un voltaje eléctrico. Esta propiedad ha atraído durante mucho tiempo a los desarrolladores de chips ópticos, pero crear una película epitaxial perfectamente plana sobre silicio seguía siendo un problema sin resolver. El proceso era como intentar armar un rompecabezas durante un terremoto: el crecimiento caótico de la red cristalina rompía la uniformidad de la capa.

El nuevo método de síntesis ha eliminado ese caos: las moléculas precursoras se ordenan por sí solas en una estructura cristalina impecable gracias a un proceso de auto-organización. La analogía de piezas magnéticas que solo ocupan posiciones estrictamente definidas ilustra bien la idea, aunque en realidad el ordenamiento se logra minimizando la energía superficial y mediante el acoplamiento epitaxial con el sustrato. En una oblea de silicio estándar de 100 mm se formó una película cuyas capas atómicas son tan uniformes que pueden distinguirse con microscopía electrónica de transmisión de alta resolución.

El parámetro clave —el coeficiente electro-óptico— alcanzó un récord de 248 pm/V. Esto significa que incluso el voltaje de una pila común es suficiente para desviar un rayo de luz más de lo que lo haría una lente óptica tradicional. Este efecto se logra gracias al efecto electro-óptico lineal de Pockels: el campo eléctrico aplicado modifica el índice de refracción del cristal, haciendo que la onda de luz se acelere o se retrase en su interior.

Este avance acerca la era de los circuitos fotónicos integrados de bajo costo, donde la luz se usará para mediciones ópticas instantáneas y para crear espectrómetros compactos para diagnóstico médico.